Re: semiconduttori:correnti di lacune e di elettroni?

From: Ferrixman <ferrixman_at_tin.it>
Date: Sat, 26 Nov 2005 12:00:47 +0100

"nerofum" <nerofum_at_libero.it> ha scritto nel messaggio
news:1132860339.612103.66470_at_g43g2000cwa.googlegroups.com...
> perch� si dice che nei semiconduttori la corrente elettrica avviene
> sia per il movimento delle lacune che per il movimento degli elettroni?
> Questi due moti non sono strettamente correlati tra loro? Cio� il
> movimento di una elettrone in un senso non provoca il movimento di una
> lacuna nell'altro?

Non � la stessa cosa. Alcuni elettroni si staccano dagli atomi lasciando
delle lacune e finendo in banda di conduzione, quindi completamente liberi.
Ho visto altri risponderti con l'analogia tra i semic. e l'acqua con le
bolle. Seguiamo la stessa analogia? Immagina di prendere un cilindro pieno
d'acqua. Ora immagina di togliere una goccia d'acqua, e mettere al suo posto
una bolla d'aria. Ora tu avrai da una parte la bolla d'aria che sale nel
liquido, dall'altra una goccia d'acqua che puoi mettere a scivolare o cadere
verso il basso fuori dal cilindro. Ecco che l'acqua che scende verso il
basso sar� data dalla somma dell'acqua contenuta nella goccia pi� l'acqua
che occupa il posto della bolla che sale, e che quindi la corrente d'acqua
totale � una somma delle due.

Nel caso di un semiconduttore (consideriamo un semic. intrinseco, quale pu�
essere il silicio puro o l'arseniuro di gallio) avrai una certa energia di
gap (circa 0.7 eV) che divide la banda di valenza dalla banda di conduzione.
Se un elettrone dalla banda di valenza passa a quella di conduzione, allora
sar� libero di muoversi senza essere pi� legato al resto del silicio (non �
proprio cos�, ma semplifichiamo la cosa che � pi� semplice). A quel punto
avrai che uno degli atomi del cristallo di silicio sar� rimasto senza
elettrone, e il suo posto potra essere occupato dall'e- di un atomo vicino.
Cos� avrai da un lato una lacuna, dall'altro un e- libero. La somma della
corrente � proprio data dalla somma della corrente di lacune e di elettroni
liberi.

Diverso � il caso di un semic. drogato. In questo caso infatti, aggiungendo
atomi diversi si creano degli stati energetici intermedi tra la banda di
valenza e quella di conduzione. Questi livelli intermedi possono contenere o
meno elettroni.
Affrontiamo il caso in cui questo livello contenga un elettrone. Esso sar�
molto vicino alla banda di conduzione, e sar� facile che quindi acquisti
energia per arrivarci. Ora avremo un e- libero in bc, ma il livello lasciato
libero � difficilmente raggiungibile dagli e- della banda di valenza. Avremo
una corrente dovuta al solo e- senza lacune.
Se invece il livello che si crea � vicino alla bv ed � vuoto, sar� facile
che un e- ci salti dentro dalla bv. Questo e- non sar� libero di muoversi,
mentre si sar� creata una lacuna e quindi una carica e+ in bv libera di
muoversi.
Si parla, in questi due casi, di portatori di maggioranza e di drogaggi n
(primo caso) e p (secondo caso).
Naturalmente in un semic. n o p si avranno anche portatori intrinseci, ma a
temperature normali la maggioranza dei portatori saranno dovuti al drogante
(come si intuisce dal nome di questi portatori).

Una trattazione dettagliata del fenomeno � estremamente complicata, ma spero
che la mia spiegazione ti abbia chiarito un minimo i dubbi che avevi!

Luca
Received on Sat Nov 26 2005 - 12:00:47 CET